7 січня в Шеньчжені, у готелі Caesars Palace, Window of the World, успішно пройшла «Весняна група зустрічей галузі національних БПЛА та безпілотних систем 2024 року та 9-та зустріч 100 лідерів галузі БПЛА». Майже тисяча людей, серед яких генеральні директори компаній, що займаються дронами та безпілотними системами, галузеві експерти, керівники асоціацій та аналітики з усієї країни, зібралися в Шеньчжені, щоб обговорити нові ідеї щодо дронів, які стануть двигуном розвитку низькоколітурної економіки.
Організатори конференції спеціально запросили участі джана Цзюня, засновника-партнера та комерційного директора компанії Shanghai Shide Technology Co., Ltd. Він виступив із доповіддю на тему «Розробка високопродуктивних електричних повітряних таксі eVTOL для комерціалізації».
Наступний текст доповіді був зібраний та опубліковано виданням «International Unmanned Systems».
Шановні колеги та друзі, вітаю всіх. Я зосереджуюся переважно на комерційній розробці високопродуктивних електричних повітряних таксі eVTOL і хочу поділитися з вами технічною інформацією про галузь eVTOL та найновішими технологічними досягненнями.
Останніми роками галузь eVTOL демонструє стрімке зростання, особливо після того, як низькоколітурна економіка була визнана стратегічною галуззю, що розвивається. eVTOL також стала одним із найпривабливіших напрямків у низькоколітурній економіці. Чому? Однією з причин є те, що у 2016 році компанія UBER опублікувала «білу книгу» Elevate, яка прискорила розвиток галузі. Останніми роками китайські компанії розпочали дослідження, виробництво та залучення масштабного фінансування.
Тож що таке повітряний літак з електричним вертикальним зльотом і посадкою? Його суть полягає в електрифікації та модернізації традиційних малих літаків загальної авіації, щоб вони могли злітати та приземлятися вертикально. У майбутньому вони стануть транспортними засобами для міжміських та міських перельотів.
Багато установ, зокрема Morgan Stanley та Roland Berger, раніше прогнозували, що до 2040 або 2035 року об’єм цієї економіки сягне трильйонів доларів. Можливо, саме тому вона є важливим сектором стратегічно важливих галузей, що розвиваються.
Які зміни приносить eVTOL порівняно з традиційною загальною авіацією?
По-перше, вертикальний зліт і посадка. Відсутність залежності від злітно-посадкових смуг певною мірою зменшує необхідність використання землі.
По-друге, низький рівень шуму. Щоб запобігти шумовому забрудненню, eVTOL під час вертикального зльоту й посадки видає лише 70 децибелів, а під час польоту на висоті 100 метрів над землею — лише 40–45 децибелів.
По-третє, висока безпека, близька до рівня безпеки цивільних авіаційних літаків.
По-четверте, часткова автономність і простота керування. Кількість пілотів у моїй країні менша, ніж у європейських та американських країнах. Через високі вимоги до пілотів наразі важко задовольнити майбутній попит на комерційні перельоти. Однак eVTOL значно спрощує вимоги до польотів і сприяє підвищенню спроможності країни готувати пілотів.
По-п’яте, вартість виробництва значно нижча, ніж у гелікоптерів. Наразі більшість літаків, що використовуються китайськими компаніями загальної авіації, — це гелікоптери H135 або Bell 429 вартістю від 50 до 60 мільйонів юанів, а іноді й моделі Agustin вартістю понад 100 мільйонів юанів. Після масового виробництва eVTOL у майбутньому їхня ціна становитиме кілька мільйонів.
По-шосте, низька вартість експлуатації та обслуговування. У гелікоптерній галузі кажуть, що як тільки закручуються лопаті, з’являється багато золота. Вартість години польоту гелікоптера становить десятки тисяч юанів, а вартість перевезення пасажирів — зазвичай 50 000 юанів за годину. Завдяки масовому виробництву eVTOL витрати на перельоти зменшаться приблизно до 200–300 юанів за 100 кілометрів, а час перельоту буде гарантовано. Дорога з Гуанчжоу до Шеньчженя займе трохи більше 20 хвилин.
Які ж проблеми вирішує eVTOL? Можливо, різні компанії мають різні погляди. Компанія Shide Technology вважає, що головна цінність eVTOL полягає в розширенні простору для подорожей і побуту людей, а також у швидкому й безпечному перевезенні пасажирів з точки А до точки Б.
Кожен транспортний засіб має свої особливості. На відстані до 10 кілометрів можна обрати електросамокат; на відстані від 200 до 1000 кілометрів — швидкісну залізницю; для перельотів понад 1000 кілометрів — літак. eVTOL найкраще підходить для відстаней від 30 до 150 кілометрів, наприклад у мегаполітенських районах, подібних до щільно забудованих міських агломерацій дельти річки Янцзи та Великого заливу. Це стимулює пересування населення і непрямо сприяє розвитку регіональної економіки. Тому eVTOL пропонує кожному дуже зручний варіант.
Багато хто запитає, чи не підходить eVTOL для відстаней від 400 до 500 кілометрів. Насправді такий попит існує, але він значно слабший, ніж на відстанях до 150 кілометрів. За сучасними прогнозами, враховуючи чисельність населення, економічний масштаб і ринкові потоки, об’єм ринку eVTOL у Китаї до 2035 року може сягнути 500 мільярдів юанів.
Китайський ланцюжок постачання галузі eVTOL готовий до розвитку
У грудні минулого року низькоколітурна економіка країни була визнана стратегічною галуззю, що розвивається, а це також обіцяє вибухове зростання галузі eVTOL. Багато місцевих урядів уже нещодавно чітко окреслили цілі комплексного розвитку eVTOL. Наприклад, Народний загальний збір Шеньчженя видав «Правила просування низькоколітурної економіки в особличній економічній зоні Шеньчженя», а загалом 8 округів узяли курс на стимулювання інвестицій у низькоколітурну економіку та eVTOL. Крім того, Шанхай видав «План дій Шанхаю щодо створення майбутнього індустріального інноваційного хабу, розвитку та зміцнення майбутніх індустріальних кластерів», у якому чітко пропонується розвивати нахильні роторні та інші пілотні електричні літаки з вертикальним зльотом і посадкою. Округ Хуанпу міста Гуанчжоу також видав «Правила впровадження заходів округу Гуанчжоу (округу Хуанпу) щодо сприяння високоякісному розвитку низькоколітурної економіки», які містять низку промислових політик для підтримки eVTOL.
Водночас Міністерство промисловості та інформаційних технологій, Міністерство науки й технологій, Міністерство фінансів та Цивільна авіація Китаю спільно видали «Концепцію розвитку екологічного авіаційного виробництва», у якій пропонується розвивати пілотні операції з використанням eVTOL уже у 2025 році.
Перше вітчизняне підприємство, що розробляє нахильні ротори
Як перше вітчизняне інноваційне підприємство, що самостійно розробляє пілотні електричні літаки з нахильними роторами, воно також першим успішно здійснило політ зразка такого літака. Shide має відповідні випробувальні бази в штаб-квартирі в Шангаї, Хендяні (провінція Чжецзян) та Нінхаї та вже пройшла три етапи фінансування. Місія Shide Technology — надавати суспільству безпечні та зручні послуги з перельотів.
Далі коротко пояснимо основні конструктивні характеристики eVTOL E20. Це повністю електричний літак із нахильними роторами. Він має п’ять місць: одне для пілота та чотири для пасажирів. Корисне навантаження становить 450 кг, що досить багато. При п’яти пасажирах і 50 кілограмах багажу швидкість польоту може сягати 260 кілометрів на годину, а максимальна швидкість — 320 кілометрів на годину. За сучасних характеристик енергоємності акумуляторів максимальна дальність польоту може сягати 200 кілометрів. Якщо в майбутньому з’являться кращі акумулятори, ми зможемо летіти далі й перевозити більше вантажу, що відповідатиме нинішній висоті польоту гелікоптерів. Зазвичай ми підтримуємо висоту польоту в межах від 300 до 600 метрів, але можемо підніматися до 3000 метрів.
За останні роки Shide Technology стабільно просуває різноманітні дослідження та розробки й досягає певних результатів. У 2021 році було завершено 25% випробувальних польотів літака в масштабі; у 2022 році — 50%; у 2023 році було завершено остаточне збирання повнорозмірного зразка, який виїхав із конвеєра у 2018 році, а водночас завершено випробувальний політ повнорозмірного планера. У жовтні минулого року повнорозмірний зразок eVTOL E20 завершив перший етап випробувальних польотів.
Водночас наш літак отримав різні спеціальні сертифікати на польоти від Цивільної авіації Китаю, а також успішно пройшов різноманітні наземні випробування, зокрема випробування нахилення на землі.
Цього року ми завершимо повноцінні випробувальні польоти з переходом у нахильний режим. Якщо у вас буде час приїхати до Хендяні, ми будемо раді бачити вас на місці, щоб ви могли оглянути наш літак. Це повністю карбоновий eVTOL.
Наприкінці жовтня минулого року Цивільна авіація Китаю також прийняла заявку на сертифікацію моделі TC eVTOL E20. Водночас у сфері сертифікації льотної придатності було встановлено стратегічну співпрацю з Національною ключовою лабораторією Китайського університету цивільної авіації, щоб спільно просувати сертифікацію цілісного літака. Щодо підготовки пілотів, також було встановлено стратегічну співпрацю з Китайським університетом цивільної авіації. У майбутньому китайські цивільні пілоти навчатимуться керувати eVTOL.
Багато хто запитує мене, чому я розробляю eVTOL із нахильними роторами, а не з кількома роторами або іншою конфігурацією. Насправді я хочу поділитися з вами інформацією про цю галузь.
По-перше, наша команда вже давно працює в цій галузі й має достатньо глибоке розуміння галузевих особливостей. Ми також неодноразово спостерігали за її підйомами й спадами. Ми бачимо, що EHang Intelligent почала розробляти eVTOL у 2016 році й вийшла на біржу у 2019 році. Однак зародження галузі почалося за кордоном у 2016 році. У 2021 році з’явилися сотні компаній, що розробляють eVTOL, і кілька публічних компаній. У Китаї лише кілька компаній займаються розробкою eVTOL. У 2021 році Shide, Fengfei та Xpeng Huitian оприлюднили інформацію про залучення фінансування, і багато інвестиційних банків почали звертати увагу на розвиток галузі eVTOL. До 2023 року JOBY пройшла третій етап сертифікації льотної придатності, а CP завершила процедуру схвалення. Після цього вона перейде до четвертого етапу. Сертифікація льотної придатності авіаційних літаків і впровадження різних політик привернули велику увагу капіталу, завдяки чому галузь eVTOL тепер може розвиватися все глибше.
Тільки eVTOL із сертифікатами льотної придатності є безпечними
Після глибокого дослідження ринку ми виявили очевидні відмінності між потребами клієнтів і потребами користувачів. Що потрібно клієнтам? По-перше — безпека, по-друге — низький рівень шуму, а по-третє — економічна вигідність.
Що таке безпека? Ніколи не казали, що літаки з кількома роторами безпечніші за комбіновані крила або нахильні ротори. Насправді будь-який літак без сертифікації є небезпечним. Лише сертифікація може підтвердити його безпеку.
По-друге — низький рівень шуму. Електрифікація eVTOL може зменшити його шум. Завдяки конструкції гвинтів можна додатково знизити рівень шуму.
По-третє — економічна вигідність, зокрема низька вартість придбання, висока швидкість польоту, велике співвідношення вантажу до власної ваги, велика тяга, швидке заряджання та компактні габарити.
Для користувачів вимоги також дуже прості: літак має бути безпечним, недорогим і швидким. Чи є відмінності в безпеці між літаками з кількома роторами, комбінованими крилами та нахильними роторами? Насправді ні. Головне — довести, що літак пройшов сертифікацію льотної придатності, і тоді він безпечний. Єдина відмінність полягає в тому, що різні конфігурації призначені для різних сценаріїв застосування.
Наприклад, EHang підходить для низькоколітурного туризму в мальовничих місцях, а eVTOL із крилами — для міжміських повітряних таксі. За кордоном можна побачити, що такі публічні компанії, як JOBY та LILIUM, розробили нахильні ротори, але багато компаній не змогли зробити це одразу. Що стосується розробки нахильних роторів, вона поступово розвивалася з інших конфігурацій, зокрема п’яте покоління комбінованих крил, розроблених WISK, також було перетворено на нахильні ротори.
Щоб розробляти eVTOL, потрібно насамперед мати здатність будувати літак, а не дрон. Між ними є суттєва відмінність у питанні безпеки. Ключовим фактором є те, чи має команда розробки досвід роботи з великими літаками або виробниками літаків загальної авіації. На основі цього ми розглядаємо здібності членів команди, зокрема розуміння трьох електричних систем і керування польотом за допомогою електричних команд, а потім додаємо загальну аеродинаміку, конструкцію, міцність, керування польотом, авіоніку тощо. Тому пілотний eVTOL — це по суті літак, який можна розглядати як літак із нерухомим крилом класу Part 23, що використовує нові джерела енергії й здатний вертикально злітати та приземлятися.
Чому розробляють пілотне керування, а не безпілотне? Те, що ми робимо сьогодні, — це «Wei Xiaoli» у небі, а не «Waymo» у небі. Може знадобитися 10, 15 або навіть 20 років, щоб створити повністю автономний пілотний літак, тому ця галузь не буде побудована за одну ніч.
Сьогодні нам потрібно вирішити задачу створення eVTOL, яким можна керувати для забезпечення безпечного польоту. Це потребує спільних зусиль багатьох сторін. Завдяки спрощеному режиму польоту SVO (Simplified Vehicle Operations), а потім поступовому розширенню можливостей автоматичного польоту за допомогою ШІ-пілотів і, нарешті, підтримці досконалості системи ATC (керування повітряним рухом) та відповідного законодавства, а також підвищення обізнаності громадськості про безпеку, він перетвориться на повністю автономний eVTOL. Тому сьогодні шлях пілотного керування буде простішим у реалізації, ніж інші.
Чому швидкість не може бути нижчою? Низька швидкість впливає на ефективність роботи оператора. Як ви всі знаєте, швидкість гелікоптера становить приблизно 200 кілометрів на годину. Як інноваційний продукт, eVTOL не може мати нижчих характеристик польоту, ніж традиційний гелікоптер. Тому швидкість польоту нахильних роторів має бути підтримувана на рівні 260 кілометрів на годину, щоб забезпечити більшу ефективність. Високу операційну ефективність.
Крім того, перевага нахильних роторів полягає в тому, що вони мають високе співвідношення вантажу до власної ваги. Вони можуть перевозити п’ятьох пасажирів на тій самій відстані, а літак при цьому легший. Порівняно з останніми даними JOBY, максимальна злітна вага становить 2,4 тонни, корисне навантаження — 450 кілограмів, а співвідношення вантажу до ваги — 18,8%. За сучасних технологій співвідношення вантажу інших конфігурацій не може бути вищим. Щоб розмістити п’ятьох пасажирів, літак інших конфігурацій може довестися збільшувати до 3 тонн.
Щодо безпечної й надійної системи живлення, великодіаметровий повільний п’ятилопатевий гвинт забезпечує низький рівень шуму й є найкращим вибором для нахильних роторів. Наразі використовується система електронного керування двигуном французької компанії Safran. Звісно, ми також очікуємо на майбутнє. У країні з’явиться більше високоякісних ланцюжків постачання; ще один момент — як підвищити операційну ефективність, а саме час заряджання, про який мало хто може задуматися. Це дуже важливо, адже лише коли літаки продовжують літати, вони допомагають нашій діяльності. Щоб заробляти більше, у поточній моделі використовується високовольтна платформа 800 В, яка значно скорочує час заряджання.
Останнє — це те, що крила літака не можуть бути занадто великими, оскільки чим більші крила, тим більша площа й сильніший вплив на весь політ. Розмах крил eVTOL E20 становить 12 метрів, тому можна повторно використовувати існуючі вертольотні майданчики. .
Вище наведено короткий огляд процесу досліджень і розробок за останні кілька років, лише для обговорення. Нарешті, ця галузь перебуває на початковій стадії, і я сподіваюся разом із вами мріяти й розвиватися.
Дякую.